SiC substratynyň we epitaksial materiallaryň MOSFET enjam aýratynlyklaryna täsiri

Üçburçluk kemçiligi
Üçburçluk kemçilikleri, SiC epitaksial gatlaklarynda iň ölümli morfologiki kemçiliklerdir. Edebiýat hasabatlarynyň köpüsi üçburç kemçilikleriň emele gelmeginiň 3C kristal görnüşi bilen baglanyşyklydygyny görkezdi. Şeýle-de bolsa, dürli ösüş mehanizmleri sebäpli epitaksial gatlagyň üstündäki köpburçluk kemçilikleriň morfologiýasy düýbünden başga. Takmynan aşakdaky görnüşlere bölmek bolar:

(1) theokarsynda uly bölejikler bilen üçburçluk kemçilikleri bar
Üçburçluk kemçiliginiň bu görnüşinde ýokarsynda uly sferik bölejik bar, bu ösüş döwründe obýektleriň gaçmagy sebäpli bolup biler. Gödek üstli kiçijik üçburçluk meýdany bu uçdan aşaklygyna synlap bolýar. Munuň sebäbi epitaksial prosesiň dowamynda üçburçluk meýdanynda yzygiderli iki dürli 3C-SiC gatlagyň emele gelmegi bilen baglanyşyklydyr, olaryň birinji gatlagy interfeýsde ýadrolanýar we 4H-SiC basgançak akymy arkaly ösýär. Epitaksial gatlagyň galyňlygy artdygyça, 3C polip görnüşiniň ikinji gatlagy ýadro bolýar we kiçi üçburçluk çukurlarda ösýär, ýöne 4H ösüş ädimi 3C polip görnüşini doly gurşap almaýar, 3C-SiC-iň V görnüşli çukur meýdany henizem açyk bolýar. görünýär

(2) topokarky böleginde ownuk bölejikler we gödek ýüzli üçburçluk kemçilikleri bar
Üçburçluk kemçiliginiň bu görnüşindäki uçlardaky bölejikler 4.2-nji suratda görkezilişi ýaly has kiçi. Üçburç meýdanyň köp bölegi 4H-SiC basgançak akymy bilen örtülendir, ýagny 3C-SiC gatlagynyň hemmesi 4H-SiC gatlagynyň aşagyndadyr. Üçburçluk kemçilik üstünde diňe 4H-SiC ösüş ädimlerini görmek bolýar, ýöne bu ädimler adaty 4H kristal ösüş ädimlerinden has uludyr.

(3) smoothüzü tekiz üçburçluk kemçilikleri
Üçburçluk kemçiliginiň bu görnüşi, 4.3-nji suratda görkezilişi ýaly, ýerüsti morfologiýa eýe. Şeýle üçburçluk kemçilikleri üçin 3C-SiC gatlagy 4H-SiC basgançak akymy bilen örtülýär we üstündäki 4H kristal görnüşi has inçe we ýumşak ösýär.

Epitaksial çukur kemçilikleri
Epitaksial çukurlar (çukurlar) iň köp ýaýran ýerüsti morfologiýa kemçiliklerinden biridir we adaty ýerüsti morfologiýa we gurluş görnüşi 4.4-nji suratda görkezilýär. Enjamyň arka tarapynda KOH emele gelenden soň synlanan ýüplükleriň (TD) poslama çukurlarynyň ýerleşişi, enjam taýýarlanylmazdan ozal epitaksial çukurlaryň ýerleşýän ýeri bilen takyk gabat gelýär, bu epitaksial çukur kemçilikleriniň emele gelmeginiň sapaklaryň üýtgemegi bilen baglanyşyklydygyny görkezýär.

käşir kemçilikleri
Käşir kemçilikleri 4H-SiC epitaksial gatlaklarynda umumy ýüze çykýan kemçilikdir we olaryň adaty morfologiýasy 4.5-nji suratda görkezilýär. Käşir kemçiliginiň, frankonly we basgançakly ýerleşişler bilen baglanyşdyrylan bazal tekizliginde ýerleşýän prizmatik berkitme ýalňyşlyklarynyň kesişmegi netijesinde emele gelendigi habar berilýär. Şeýle hem käşir kemçilikleriniň emele gelmeginiň substratdaky TSD bilen baglanyşyklydygy habar berildi. Tsuchida H. we ş.m. epitaksial gatlakdaky käşir kemçilikleriniň dykyzlygynyň substratdaky TSD dykyzlygyna proporsionaldygyny anyklady. Epitaksial ulalmazdan ozal we soň ýerüsti morfologiýa şekillerini deňeşdirip, synlanan käşir kemçilikleriniň hemmesiniň substratdaky TSD-e laýykdygyny tapyp bolýar. Wu H. we başgalar. käşir kemçiliklerinde 3C kristal görnüşiniň ýokdugyny, diňe 4H-SiC polipiniň bardygyny anyklamak üçin Raman dargatmak synag häsiýetnamasyny ulandy.

Üçburç kemçilikleriň MOSFET enjam aýratynlyklaryna täsiri
4.7-nji surat üçburçluk kemçilikleri öz içine alýan enjamyň bäş häsiýetiniň statistik paýlanyşynyň gistogrammasydyr. Mawy punktir çyzyk, enjamyň häsiýetli zaýalanmagy üçin bölüji çyzyk, gyzyl nokatly çyzyk bolsa enjamyň näsazlygy üçin bölüji çyzyk. Enjamyň näsazlygy üçin üçburçluk kemçilikleri uly täsir edýär we şowsuzlyk derejesi 93% -den ýokary. Bu, esasan, üçburçluk kemçilikleriň enjamlaryň ters syzmak aýratynlyklaryna täsiri bilen baglanyşyklydyr. Üçburç kemçilikleri öz içine alýan enjamlaryň 93% -e çenli ters syzmagy ep-esli ýokarlandyrdy. Mundan başga-da, üçburçluk kemçilikleri derwezäniň syzyş aýratynlyklaryna çynlakaý täsir edýär, zaýalanma derejesi 60%. 4.2-nji tablisada görkezilişi ýaly, bosagadaky naprýa .eniýeniň zaýalanmagy we bedeniň diodynyň häsiýetli zaýalanmagy üçin üçburçluk kemçilikleriň täsiri az, zaýalanma derejesi degişlilikde 26% we 33%. Garşylygyň ýokarlanmagyna sebäp bolmak meselesinde üçburçluk kemçilikleriň täsiri gowşak, zaýalanma gatnaşygy bolsa 33% töweregi.

Epitaksial çukur kemçilikleriniň MOSFET enjam aýratynlyklaryna täsiri
4.8-nji surat epitaksial çukur kemçiliklerini öz içine alýan enjamyň bäş häsiýetiniň statistik paýlanyşynyň gistogrammasydyr. Mawy punktir çyzyk, enjamyň häsiýetli zaýalanmagy üçin bölüji çyzyk, gyzyl nokatly çyzyk bolsa enjamyň näsazlygy üçin bölüji çyzyk. Mundan SiC MOSFET nusgasyndaky epitaksial çukur kemçiliklerini öz içine alýan enjamlaryň sanynyň üçburçluk kemçilikleri bolan enjamlaryň sanyna deňdigini görmek bolýar. Epitaksial çukur kemçilikleriniň enjam aýratynlyklaryna täsiri üçburçluk kemçiliklerinden tapawutlanýar. Enjamyň näsazlygy meselesinde epitaksial çukur kemçiliklerini öz içine alýan enjamlaryň näsazlyk derejesi bary-ýogy 47%. Üçburçluk kemçilikleri bilen deňeşdirilende, epitaksial çukur kemçilikleriniň enjamyň ters syzyş aýratynlyklaryna we derwezäniň syzyş aýratynlyklaryna täsiri ep-esli gowşaýar, 4.3-nji tablisada görkezilişi ýaly degişlilikde 53% we 38% peselýär. Beýleki tarapdan, epitaksial çukur kemçilikleriniň bosagadaky naprýa .eniýe aýratynlyklaryna, bedeniň diod geçirijilik aýratynlyklaryna we garşylyga täsiri üçburçluk kemçiliklerinden has ýokary, degradasiýa gatnaşygy 38% -e ýetýär.

Umuman alanyňda, üç sany üçburçluk we epitaksial çukurlar bolan iki morfologiki kemçilik, SiC MOSFET enjamlarynyň näsazlygyna we häsiýetli zaýalanmagyna ep-esli täsir edýär. Üçburçluk kemçilikleriň bolmagy iň ölüme sebäp bolup, şowsuzlyk derejesi 93% -e ýetýär, esasan enjamyň tersine syzmagynyň ep-esli ýokarlanmagy hökmünde ýüze çykýar. Epitaksial çukur kemçiliklerini öz içine alýan enjamlarda şowsuzlyk derejesi 47% pesdi. Şeýle-de bolsa, epitaksial çukur kemçilikleri enjamyň bosagadaky naprýa .eniýesine, bedeniň diod geçirijilik aýratynlyklaryna we üçburçluk kemçiliklerinden has uly täsir edýär.